叶片的材料和毛坯

时间：2023-10-13 百科知识版权反馈

【摘要】：1Cr13和2Cr13马氏体不锈钢广泛被采用作为汽轮机叶片材料，它具有较好的耐腐蚀性和热强性，特别是它的减震性很好，其对数衰减率δ可达0.025。2Cr13钢的含量较高，故室温强度和硬度较高。如图9.2所示为一模锻叶片的毛坯状态图。通常采用正六面体，有时为了节约材料和减少机械加工成本，将方钢毛坯锻成由几个六面体组成的形状。如图9.3所示为方钢叶片的毛坯图。精铸叶片的毛坯：在我厂主要是针对汽轮机静叶片和特殊的空心叶片。

9.2　叶片的材料和毛坯

9.2.1　叶片材料

由于透平叶片的工作条件和受力情况比较复杂，因此对叶片材料的要求也是多方面的，其中主要的要求概括如下：

（1）具有足够的机械强度。即在工作温度范围内具有足够的，稳定的机械强度（屈服极限和强度极限），并且在工作温度范围内这些机械强度具有稳定的数值。在高温情况下（一般指450℃以上），具有足够的蠕变极限和持久强度极限。

（2）具有高的韧性和塑性以及高温下抗热脆性（高温下稳定的冲击韧性），避免叶片在载荷作用下产生脆性断裂。

（3）耐蚀性。抵抗高温下气体中有害物质的腐蚀以及湿蒸汽和空气中氧的腐蚀能力。

（4）耐磨性。抵抗湿蒸汽中水滴和燃气中固体物质的磨蚀。

（5）具有良好的冷和热加工性能。

（6）具有良好的减震性。叶片是处在交变载荷下工作的，除要求有较高的疲劳极限外，还要求有良好的减震性能，即高的对数衰减率。这样可以减小震动产生的交变应力，减小叶片疲劳断裂的可能性。

根据使用温度和化学成分等，可以将叶片材料分为两类：

（1）马氏体、马氏体-铁素体和铁素体钢。这类钢的使用温度最高不超过580℃，可以作为汽轮机叶片材料。

（2）奥氏体钢、铁镍合金和镍基合金等。这类钢的使用温度最高不超过700℃～750℃，可以作为燃气轮机叶片材料。

马氏体类钢包括1Cr13、2Cr13、Cr11MoV和Cr12WMoV等。1Cr13和2Cr13马氏体不锈钢广泛被采用作为汽轮机叶片材料，它具有较好的耐腐蚀性和热强性，特别是它的减震性很好，其对数衰减率δ可达0.025。按照其热强性，1Cr13钢可用于450℃～475℃；2Cr13钢可用于400℃～450℃。2Cr13钢的含量较高，故室温强度和硬度较高。常作汽轮机低压部分叶片，但2Cr13钢的抗水滴冲蚀性能不足，用来作末级叶片还需要进行表面硬化或镶焊硬质合金。Cr11MoV和Cr12MoV是改形的12％ Cr钢。它保持原来1Cr13钢的优点，由于分别加入了强化元素钼、钒和钨，而钼和钒使其热强性远比1Cr13钢高。Cr11MoV可在温度550℃下使用；Cr12WMoV可在温度580℃下使用。Cr12WMoV的屈服极限高，耐腐蚀性好，也可作为大型汽轮机的长叶片材料。马氏体类钢具有良好的减震性能，在通常情况下其对数衰减率δ在0.015～0.055范围内，比奥氏体的δ大5～10倍。

9.2.2　叶片的毛坯

按叶片的毛坯形式来划分可分为：模锻叶片毛坯，方刚叶片毛坯，精铸叶片毛坯。下面我们详细分析三种毛坯的具体情况。

模锻叶片的毛坯：在成品的基础上叶身部分单面法向放量4～5mm，叶冠和叶根部分最小处单面法向放量7mm左右，叶根和叶冠基本上是锻成方形的，有时为了节约材料和机械加工成本则锻出部分为较粗糙的叶根、叶冠型线形状。如图9.2所示为一模锻叶片的毛坯状态图。